Тема 1. Предмет фізичної хімії та її значення. Розділи фізичної хімії. Методи дослідження. Розвиток фізичної хімії в Україні.

Вчення про агрегатні стани речовин. Газуватий стан. Ідеальні і реальні гази. Основні закони ідеальних газів. Рівняння стану ідеальних газів. Універстальна газова стала. Парціальні тиски в сумішах ідеальних газів.

Реальні гази. Рівняння стану реальних газів Ван-дер-Ваальса. Кінетична теорія газів. Розподіл Максвелла. В'язкість газів.

ПЕРШЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМІКИ. Термодинамічні системи та їх властивості. Параметри та функції стану системи. Внутрішня енергія. Теплота та робота. Закон збереження і перетворення енергії. Рівноважні процеси. Максимальна робота. Теплоємність. Рівняння стану. Термічні коефіцієнти. Калоричні коефіцієнти. Робота різних процесів. Ентальпія. Перший закон термодинаміки. Застосування першого закону термодинаміки до ідеальних газів.

ТЕРМОХІМІЯ. Тепловий ефект хімічної реакції. Закон Гесса. Теплоти агрегатних перетворень. Теплоти поліморфних перетворень. Теплоти згорання. Теплоти розчинення. Теплоти утворення. Знаходження теплот реакцій за допомогою таблиць. Енергія хімічного зв'язку. Залежність теплових ефектів від температури.

Тема 2. ДРУГИЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМІКИ. Оборотний цикл Карно. Узагальнення другого закону термодинаміки. Ентропія. Властивості ентропії. Зміна ентропії ідеального газу. Зміна ентропії при агрегатних перетвореннях. Постулат Планка. Абсолютні значення ентропії. Статистичний характер другого закону термодинаміки.

ХАРАКТЕРИСТИЧНІ ФУНКЦІЇ І ТЕРМОДИНАМІЧНІ ПОТЕНЦІАЛИ. Ізохорно-ізотермічний потенціал. Рівняння максимальної роботи Гіббса-Гельмгольця. Вільна і зв'язана енергія. Характеристичні функції. Умови рівноваги. Термодинамічні потенціали ідеальних і реальних газів. Хімічний потенціал ідеального газу. Різні способи вираження хімічного потенціалу.

Тема 3. ФАЗОВІ РІВНОВАГИ. Загальні умови рівноваги в гетерогенних системах. Незалежні компоненти. Хімічний потенціал багатокомпонентних систем. Умови рівноваги між фазами. Правило фаз Гіббса. Діаграми стану однокомпонентних систем. Рівняння Клаузіуса-Клапейрона. Фазові переходи першого роду. Діаграма стану сірки. Енаетіотропія і монотропія. Двокомпонентні системи. Діаграми плавлення двокомпонентних систем. Евтектика. Термічний аналіз, криві кристалізації. Діаграми систем, що утворюють хімічні сполуки (без розкладу). Системи, що утворюють сполуки, які плавляться інконґруентно (з розкладом). Тверді розчини. Дальтоніди і бертоліди.

Трикомпонентні системи. Методи Гіббса та Розебома визначення складу трикомпонентних систем. Трикутник Гіббса-Розебома. Діаграми плавлення трикомпонентних систем. Обмежена взаємна розчинність трьох рідин.

Змістовий модуль 2. Кислотно-основні рівноваги в біологічних рі- динах.

Конкретні цілі:

• Вміти характеризувати кількісний склад розчинів.

• Вміти готувати розчини із заданим кількісним складом.

• Аналізувати принципи титриметричних методів дослідження.

• Аналізувати кількісний вміст в розчині кислот та основ за допо- могою методів кислотно-основного титрування.

• Робити висновки щодо кислотності біологічних рідин на підставі водневого показника.

• Пояснювати механізм дії буферних систем та їх роль в підтримці кислотно-основної рівноваги в біосистемах.

• Аналізувати взаємозв’язок між колігативними властивостями та концентрацією розчинів.

Тема 4. ХІМІЧНІ РІВНОВАГИ В ГАЗАХ І РОЗЧИНАХ. Умови хімічної рівноваги. Константа хімічної рівноваги. Рівняння ізотерми. Напрямок реакції. Різні способи вираження константи рівноваги. Зміщення стану рівноваги. Принцип Ле-Шательє. Закон діючих мас. Знаходження складу реагентів при рівновазі. Підбір оптимальних умов процесу. Константа рівноваги в неідеальних системах.

Гетерогенні рівноваги. Комбінування рівноваг. Залежність константи рівноваги від температури. Рівняння ізобари. Залежність константи рівноваги від температури. Точний вираз.

Тепловий закон Нернста. Хімічна стала в реакціях між кристалічними речовинами. Наближене рівняння Нернста. Ентропійний спосіб розрахунку констант рівноваги.

Тема 5. ТЕРМОДИНАМІКА РОЗЧИНІВ. Вступ в теорію розчинів. Структура рідин. В'язкість рідин. Поверхневий натяг. Дифузія в рідинах. Внутрішній тиск в рідинах. Концентрація. Різні форми вираження. Термодинамічні потенціали реальних газів. Летучість.

Розчинність газів і твердих речовин у рідинах. Закон Генрі. Парціальний мольний об'єм і методи його розрахунку. Ідеальні розчини. Закони Рауля. Реальні розчини. Відхилення від закону Рауля.

Рівноваги рідина – пара. Діаграми тиск – склад та температура кипіння – склад. Фракційна перегонка. Перший закон Коновалова. Температура кристалізації і температура кипіння розчинів нелетких речовин. Кріоскопія і ебуліоскопія. Другий закон Коновалова. Азеотопні розчини. Обмежена взаємна розчинність рідин.Критична температура розчинності. Перегонка з водяною парою. Осмотичний тиск. Термодинамічні властивості розчинів високомолекулярних сполук.

Тема 6. ОСНОВИ СТАТИСТИЧНОЇ ТЕРМОДИНАМІКИ. Термодинамічна ймовірність. Формула Больцмана – Планка для зв'язку між ентропією та термодинамічною ймовірністю. Статистика Бозе-Енштейна. Ентропія і термодинамічна імовірність. Характеристика ентропії. Частинки в силовому полі. Рівняння Больцмана. Сума станів та її зв'язок з основними термодинамічними функціями. Молекулярні суми станів для поступального, обертального, коливального та електронного рухів.

Представлення термодинамічних величин за допомогою суми станів. Розрахунки суми станів. Статистична теорія теплоємності молекул та твердих тіл. Знаходження теплоємності газів. Класична і квантова теорія теплоємності газів. Теплоємність багатоатомних газів. Теплоємність твердих тіл.

Статистичні розрахунки ентропії газу. Статистичний розрахунок хімічної сталої. Електронна сума станів. Розрахунки констант рівноваги і зміни нульової енергії.

Елементи термодинаміки необоротних процесів. Явища переносу: дифузія, теплопровідність, в'зкість і т.д. Роль ентропії. Явища переносу в газах. Класификація необоротних процесів. Співвідношення взаємності Онзагера. Тепло-, електропровідність та інші явища переносу в конденсованих фазах. Явище термодифузії.